El importante papel de la imagenología térmica en el monitoreo de condiciones

Identificación de fallas antes de que ocurran: La curva P-F

Quienes se dedican al monitoreo de condiciones están acostumbrados a la curva P-F, desarrollada por Nowlan y Heap. Esta curva ilustra las diferentes etapas del ciclo de vida de un componente, indicando así cuándo un método de inspección podría arrojar luz sobre la integridad de los equipos, desde la etapa proactiva hasta el momento en que se discierne una falla.

Como puede ver, el análisis de temperaturas es una técnica de monitoreo de condiciones utilizada en el dominio predictivo. El nuevo recurso: la termografía. Como técnica esencial del monitoreo de condiciones, la termografía sirve como un sistema de advertencia temprana al indicar cuándo la maquinaria o los activos muestran signos de desgaste, incluso antes de que surja una falla discernible.

Medición de temperaturas

En esencia, la termografía consiste en capturar las lecturas de temperatura de un activo. Cada lectura de temperatura puede ofrecer información útil, pero su valor por sí solo es algo limitado. Considere un motor eléctrico en una fábrica que funciona a 73 °C (163 °F). Sin datos adicionales, ¿es esto motivo de preocupación? Para determinarlo, podría ser necesario profundizar en los detalles específicos del motor, examinando su rango de temperaturas de funcionamiento estándar. Sin embargo, incluso eso podría no ofrecer un panorama completo.

Por ejemplo, si el rango estándar del motor es de 50 a 80°C (de 122 a 176 °F), un motor que funciona a 73 °C (163 °F) se encuentra en el extremo más alto de ese rango. Sin embargo, ¿con qué frecuencia debería inspeccionarse? ¿Cuál es su condición actual? ¿Cuándo requiere mantenimiento? ¿Fallará? Estas preguntas siguen sin respuesta y no tenemos la capacidad de predecir la condición futura de este motor.

La importancia del análisis de tendencias

Comprender la integridad de una máquina va más allá de una simple medición. Hay factores externos e internos, como las variaciones de carga, la eficiencia de enfriamiento y las condiciones ambientales, que pueden influir en la temperatura de funcionamiento. El seguimiento de estas temperaturas a lo largo del tiempo, ofrece a los especialistas en monitoreo de condiciones una imagen más clara.

Tomemos, por ejemplo, la visualización de datos para ilustrarlo. Si monitoreamos cada mes las temperaturas de un motor eléctrico instalado en enero de 2019, comienzan a surgir patrones. Quizás la temperatura fluctúe entre 50 y 55 °C, en correlación con los cambios de estación. Esto sugiere que el motor funciona dentro de un rango seguro y que no está sobrecargado. Realizar verificaciones cada dos o tres meses podría ser suficiente.

Sin embargo, otro motor de la misma época puede exhibir aumento constante de temperatura, lo que indica posibles problemas. Varios factores, como el entorno o las partes internas, pueden influir en esos cambios. Las tendencias destacan la necesidad de mantenimiento y limpieza periódicos.

Lo que falta es una tendencia, un punto de referencia o un patrón de las condiciones normales de funcionamiento del motor. Con un rango de temperaturas de funcionamiento estándar tan amplio, es difícil conocer el estado del motor con una sola medición. Crear una tendencia de temperaturas de funcionamiento permitirá a un especialista en monitoreo de condiciones evaluar con precisión el estado del motor.

Si se instaló un motor eléctrico en enero de 2019 y se tomaron lecturas mensuales de la temperatura, los datos pueden graficarse para identificar las normas de funcionamiento de este motor específico, en esta ubicación, lo que impulsa este proceso específico. Un motor en buenas condiciones puede registrar temperaturas similares a las de esta gráfica.

Tendencias de temperatura del motor eléctrico 1 (período 2019 a 2023): Variabilidad estacional del motor eléctrico que indica un rendimiento estable dentro de los rangos de funcionamiento estándar

Esta gráfica muestra un motor eléctrico con fluctuaciones de temperatura entre 50 y 55 °C (122 y 131 °F), que se comportan razonablemente bien en todas las estaciones del año, que son más calurosas en verano y más frías en invierno. Entonces, ¿qué podemos concluir a partir de esta información? El motor está funcionando en el extremo inferior de su rango de temperatura de funcionamiento estándar y no parece estar sobrecargado desde el punto de vista mecánico, ni bajo cargas especialmente altas. Un profesional del monitoreo de condiciones puede incluso decidir inspeccionar este motor cada dos o tres meses, a menos que las temperaturas cambien significativamente. Este motor no muestra signos obvios preocupantes, y esperamos que continúe funcionando de manera confiable en el futuro inmediato.

Se instaló otro motor junto a este en 2019, y sus lecturas de temperatura también se registraron mensualmente; aquí puede verse la comparación de temperaturas de los motores.

Tendencias de temperatura del motor eléctrico 2 (período 2019 a 2023): Variaciones estacionales, patrones en aumento y el efecto de las intervenciones de mantenimiento

La gráfica anterior ilustra las tendencias de temperatura del motor eléctrico 2 a lo largo de varios años, que destacan algunas observaciones clave:

Similitudes estacionales y temperaturas en aumento: Inicialmente, los patrones de temperatura imitan cambios estacionales similares a los primeros años. Sin embargo, en 2021 se observa un aumento evidente que difiere de las tendencias anteriores e indica un posible problema.

Disminución temporal de las temperaturas: Una caída significativa en las temperaturas durante agosto y septiembre de 2022, sugiere una acción correctiva o un cambio en las condiciones, lo que lleva a un regreso a temperaturas de funcionamiento aceptables.

Normas de funcionamiento y predicciones de confiabilidad: A pesar de estas fluctuaciones, las temperaturas permanecen dentro de las normas de funcionamiento del motor. Comprender el historial de este motor ayuda a predecir su confiabilidad futura.

Influencias ambientales: Estas tendencias de temperatura son comunes en ambientes donde el polvo y los residuos obstruyen gradualmente las aletas de enfriamiento y el flujo de aire, lo que conduce a un aumento constante de la temperatura. Una limpieza puede restaurar la eficiencia de enfriamiento.

Causas alternativas: Es importante tener en cuenta que esta tendencia también podría provenir de diversos factores como la carga del motor, residuos de mayor tamaño, cambios en las cadenas o bandas de transmisión, la colocación del ventilador de enfriamiento o la extracción del aire caliente.

Importancia del monitoreo y el mantenimiento: Esta gráfica sirve como recordatorio de la importancia de la limpieza y el mantenimiento periódicos. Destaca la necesidad de tener presentes los diferentes factores que pueden influir en la temperatura del motor y hace hincapié en la importancia de abordar los problemas básicos de enfriamiento para prevenir problemas más graves en el futuro.

En resumen, si bien esta gráfica térmica revela anomalías y sugiere posibles problemas, no permite precisar la causa de forma definitiva. El monitoreo y el mantenimiento periódicos, aunados a una comprensión profunda del entorno de funcionamiento y el historial del motor, son cruciales para asegurar su longevidad y rendimiento óptimo.

Ahora, investiguemos un tercer motor eléctrico que también se instaló en 2019 y veamos cómo se compara.

Tendencias de temperatura del motor eléctrico 3 (período 2019 a 2023): Aumento por encima de las normas estacionales dentro de las especificaciones del fabricante, lo que indica una posible necesidad de investigación

La gráfica anterior ilustra la tendencia de temperatura del motor eléctrico 3, lo que ofrece información valiosa:

Lecturas iniciales de temperatura: El motor muestra una temperatura de 73 °C (163 °F), que se encuentra cómodamente dentro de las normas de funcionamiento especificadas por el fabricante. Esto indica que, inicialmente, el motor funcionaba según lo previsto.

Importancia de cada lectura de temperatura: Si bien una lectura única de 73 °C (163 °F) no es alarmante e incluso podría considerarse tranquilizadora, es la tendencia general la que requiere atención. Tener un solo punto de datos no siempre proporciona una imagen completa de la integridad del motor.

Comparación con otros motores: El rendimiento del motor 3 fue, hasta cierto punto, acorde a las variaciones estacionales anuales observadas en los motores 1 y 2. Esto sugiere un patrón de comportamiento típico para estos tipos de motores en condiciones normales.

Aumento reciente de la temperatura: Sin embargo, la gráfica muestra un cambio a partir de enero de 2023. La temperatura del motor comenzó a subir, desviándose del patrón habitual. Este cambio podría indicar un problema subyacente que afecta su rendimiento.

Necesidad de investigación adicional: El reciente aumento de temperatura, especialmente en comparación con los datos históricos, sugiere que podría estar generándose un problema en el motor 3. Esto justifica una investigación adicional para identificar la causa y determinar si se necesita mantenimiento o hacer ajustes para evitar posibles fallas.

¿Cuál podría ser el futuro del tercer motor eléctrico? En las gráficas a continuación, se muestran dos posibles escenarios.

Tendencias de temperatura del motor eléctrico 3:Riesgo de sobrecalentamiento sin mantenimiento, lo que provoca fallas por encima de 105 °C

Tendencias de temperatura del motor eléctrico 3: El aumento de temperatura se controló dentro de los límites seguros

Si este motor se dejara en uso sin investigación, mantenimiento ni acción adicional, la temperatura podría seguir aumentando hasta llegar al punto de falla. Esto se muestra en la gráfica superior y representa información útil de que las temperaturas por encima de 105 °C (221 °F) causan fallas inmediatas.

La segunda gráfica narra una historia diferente: ¿será que la demanda impuesta al motor se aumentó intencionalmente debido a la aceleración del proceso de producción a fin de cumplir con un nuevo requisito de rendimiento? Las temperaturas siguen estando dentro del rango de funcionamiento aceptable del motor y existe una explicación clara del origen de la anomalía térmica.

Conclusión: Optimización del monitoreo de la integridad de los equipos mediante análisis de tendencias térmicas

Las lecturas individuales de temperatura ofrecen información útil sobre las condiciones del equipo que solo puede compararse con el rango de funcionamiento recomendado por el fabricante para un motor u otro activo de un proceso de fabricación o producción. Esto puede ser engañoso y no proporcionará información útil real sobre el estado de los activos y los equipos, lo que podría ser vital para la operación confiable de una empresa.

Tomar lecturas periódicas de la temperatura aporta un panorama de las condiciones de cada activo inspeccionado. Esto no significa que las temperaturas no cambiarán nunca, sino que suele haber motivos que expliquen las anomalías térmicas. Si hay un cambio de temperatura inexplicable, se puede inspeccionar, limpiar, mantener o tomar otras medidas para regresar el equipo a su temperatura de funcionamiento normal, o simplemente aceptar que ahora funciona a temperatura más alta y requiere monitoreo adicional para predecir su punto de falla con mayor precisión.

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